›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (7): 2095-2104.doi: 10.16285/j.rsm.2015.07.035

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基于太沙基土拱效应考虑基质吸力影响的松动土压力计算模型

蔺 港1, 2,孔令刚1, 2,詹良通1, 2,陈云敏1, 2   

  1. 1. 浙江大学 岩土工程研究所,浙江 杭州 310058;2. 浙江大学 软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江 杭州 310058
  • 收稿日期:2014-03-26 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-13
  • 通讯作者: 孔令刚,男,1974年生,博士,副教授,主要从事基础工程、近海工程、地震工程、土工模型试验技术等领域的研究工作。E-mail: klg@zju.edu.cn E-mail:linganggo@163.com
  • 作者简介:蔺港,男,1989年生,硕士研究生,主要从事基础工程与环境土工等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家重点基金研究发展计划资助项目(No. 2012CB719805);浙江省重点创新团队支持计划资助(No. 2009R50050)。

An analytical model for loosening earth pressure considering matric suction based on Terzaghi soil arch effect

LIN Gang1, 2,KONG Ling-gang1, 2,ZHAN Liang-tong1, 2,CHEN Yun-min1, 2   

  1. 1. Institute of Geotechnical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China; 2. Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering of Ministry of Education, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China
  • Received:2014-03-26 Online:2015-07-11 Published:2018-06-13

摘要: 传统的土拱效应理论是基于上覆土体为无黏性土或饱和黏性土建立的,但非饱和状态是实际土体的常见情形,其力学特性受自然环境变化的影响。针对这一问题,基于太沙基(Terzaghi)平面土拱效应分析模型和土体单元主应力轴旋转理论,建立了考虑基质吸力的土拱效应松动土压力分析模型。依次给出了基质吸力在上覆土体内呈均匀分布、梯形分布、正三角分布和倒三角分布时的松动土压力和侧压力系数表达式。为验证该分析模型的正确性,采用FLAC建立了Trapdoor数值模型,理论计算与FLAC模拟结果非常吻合。最后,着重分析了上覆土体的饱和度、厚度、Trapdoor宽度、地下水上升和降雨等因素对松动土压力的影响。研究发现,松动土压力随土体饱和度先减小后增大,当达到进气值所对应的饱和度时松动土压力最小。

关键词: 非饱和土, 基质吸力, 土拱效应, 松动土压力, 饱和度

Abstract: The traditional theory of soil arch effect is developed on either cohesionless soil or saturated cohesive soil. In practice the unsaturated soils are commonly encountered, whose mechanical properties are influenced by natural environment transformation. Based on the Terzaghi’s assumption and the principle of principal stress axes rotation on soil arch effect, an analytical model is proposed to evaluate the loosening earth pressure of unsaturated soils considering matric suction. The analytical solutions of the loosening earth pressure and the lateral pressure coefficients are derived for uniform, trapezoidal, upright-triangular and reverse-triangular matric suction distributions respectively. A numerical model by FLAC is developed to verify the analytical model. The theoretical results are consistent well with the numerical results. The influences of such factors as saturation degree, thickness of overlying soil, Trapdoor width, groundwater level and rainfall, on loosening earth pressure are discussed. It is found that the loosening earth pressure decreases firstly and then increases with the saturation degree of soil increasing. The minimum loosening earth pressure is reached at the saturation degree corresponding to the air entry value of the soil.

Key words: unsaturated soil, matric suction, soil arch effect, loosening earth pressure, saturation degree

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[1] 程涛, 晏克勤, 胡仁杰, 郑俊杰, 张欢, 陈合龙, 江志杰, 刘强, . 非饱和土拟二维平面应变固结问题的解析计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 453-460.
[2] 邓子千, 陈嘉帅, 王建伟, 刘小文, . 基于SFG模型的统一屈服面本构模型与试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 527-534.
[3] 李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土 的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[4] 黄宇华, 徐林荣, 周俊杰, 蔡雨, . 基于改进Terzarghi方法的桩网地基桩土应力计算[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 667-675.
[5] 程昊, 唐辉明, 吴琼, 雷国平. 一种考虑水力滞回效应的非饱和土弹塑性扩展 剑桥本构模型显式算法有限元实现[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 676-686.
[6] 王欢, 陈群, 王红鑫, 张文举, . 不同压实度和基质吸力的粉煤灰三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 224-230.
[7] 刘丽, 吴羊, 陈立宏, 刘建坤, . 基于数值模拟的湿润锋前进法测量精度分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 341-349.
[8] 周凤玺, 柳鸿博, . 非饱和土中Rayleigh波的传播特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3218-3226.
[9] 詹良通, 胡英涛, 刘小川, 陈捷, 王瀚霖, 朱斌, 陈云敏. 非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验 及多物理量联合监测[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2478-2486.
[10] 邹远晶, 韦昌富, 陈合龙, 周家作, 万义钊, . 基于扰动状态概念的含水合物土弹塑性模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2653-2662.
[11] 周凤玺, 高国耀, . 非饱和土中热−湿−盐耦合作用的稳态分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2050-2058.
[12] 洪本根, 罗嗣海, 胡世丽, 王观石, 姚康, . 基质吸力对非饱和离子型稀土抗剪强度的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2303-2310.
[13] 汪大海, 贺少辉, 刘夏冰, 张嘉文, 姚文博. 地层渐进成拱对浅埋隧道上覆土压力影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2311-2322.
[14] 陶高梁, 吴小康, 甘世朝, 肖衡林, 马 强, 罗晨晨, . 不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性 试验研究及模型预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1761-1770.
[15] 芮 瑞, 叶雨秋, 陈 成, 涂树杰. 考虑墙壁摩擦影响的挡土墙 主动土压力非线性分布研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1797-1804.
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[1] 肖云华,王 清,陈剑平. 基于优化技术的权重计算方法在岩体质量评价中的应用[J]. , 2009, 30(9): 2686 -2690 .
[2] 张鸿飞,程效军,高 攀,周鑫鑫. 隧道衬砌空洞探地雷达图谱正演模拟研究[J]. , 2009, 30(9): 2810 -2814 .
[3] 范庆来,栾茂田,刘占阁. 软土中T型触探仪贯入阻力的数值模拟[J]. , 2009, 30(9): 2850 -2854 .
[4] 张安康,陈士海,杜荣强,魏海霞. 岩石类材料的能量基率相关弹塑性损伤模型[J]. , 2010, 31(S1): 207 -210 .
[5] 王小军,屈耀辉,魏永梁,杨印海,达益正. 郑西客运专线湿陷性黄土区试验路堤的沉降观测与预测研究[J]. , 2010, 31(S1): 220 -231 .
[6] 陈 瑜,曹 平,蒲成志,刘业科,李 娜. 水-岩作用对岩石表面微观形貌影响的试验研究[J]. , 2010, 31(11): 3452 -3458 .
[7] 李明超,王忠耀,刘 杰. 水库库岸滑坡体稳定性与三维可视化模拟分析系统研究[J]. , 2009, 30(1): 270 -274 .
[8] 赵延喜,徐卫亚. 基于AHP和模糊综合评判的TBM施工风险评估[J]. , 2009, 30(3): 793 -798 .
[9] 王俊卿,李 靖,李 琦,陈 立. 黄土高边坡稳定性影响因素分析 ——以宝鸡峡引水工程为例[J]. , 2009, 30(7): 2114 -2118 .
[10] 常林越,王金昌,朱向荣. 多级线性荷载下饱和软黏土一维大应变固结解析解[J]. , 2009, 30(8): 2343 -2347 .